загрузка...
загрузка...
На головну

Фізичні явища, що відбуваються на p-n-переході

Дивіться також:
  1. I. Фізичні.
  2. АКУСТИЧНИЙ каротажу (АК). ФІЗИЧНІ ОСНОВИ МЕТОДУ. ІНТЕРПРЕТАЦІЯ РЕЗУЛЬТАТІВ каротажу. АКУСТИЧНИЙ ЦЕМЕНТОМЕР (АКЦ). ВИЗНАЧЕННЯ якості цементування обсадних колон
  3. Біологічні і фізичні властивості бджолиного воску
  4. Біологічні, агрофізичні та агрохімічні показники родючості основних типів грунтів Нечорноземної зони та шляхи їх поліпшення.
  5. Біофізичної МЕХАНІЗМИ ФОТОСИНТЕЗУ
  6. В рамках Глобальної правової системи виникають явища, які умовно можна назвати транснаціональним і наднаціональним правом.
  7. Водно-фізичні властивості глинистих порід
  8. Питання 60. ФІЗИЧНІ, ХІМІЧНІ ТА БІОЛОГІЧНІ СПОСОБИ ЗАХИСТУ ЛЮДИНИ ВІД РАДІАЦІЇ
  9. геофізичні дослідження
  10. Геофізичні дослідження в інтервалі об'єкта розробки
  11. геофізичні карти
  12. ГІС - геофізичні дослідження свердловин

Основу напівпровідникового діода становить p-n-перехід. Електронно-дірковий переходом (p-n-переходить) називають область на кордоні двох напівпровідників, один з яких має електронну, а інший - дірковий електропровідність.

схематично освіту p-n-переходу можна уявити як зіткнення двох напівпровідників з різним типом електропровідності (рис. 1.1.1). До зіткнення в обох напівпровідниках електрони, дірки і нерухомі іони були розподілені рівномірно (рис. 1.1.1, а).

При зіткненні напівпровідників в прикордонному шарі відбувається рекомбінація електронів і дірок. Вільні електрони з зони провідника n-типу займають вільні рівні у валентній зоні напівпровідника p-типу. В результаті поблизу кордону двох напівпровідників утворюється шар, збіднений рухливими носіями заряду і тому володіє високим електричної + ного опором, - так званий запірний шар (рис. 1.1.1. Б). Товщина замикаючого шару зазвичай не перевищує кількох мікрометрів.

Розширенню замикаючого шару перешкоджають нерухомі іони донорних і акцепторних домішок, які утворюють на кордоні напівпровідників подвійний електричний шар. Цей шар визначає контактну різницю потенціалів (потенційний бар'єр) на кордоні напівпровідників (рис. 1.1.1. В). Виникла різниця потенціалів створює в замикаючому шарі електричне поле, що перешкоджає як переходу електронів з напівпровідника n-типу в напівпровідник p-типу, так і переходу дірок у зворотному напрямку. Таким чином, різниця потенціалів перешкоджає руху основних носіїв заряду і не перешкоджає руху неосновних носіїв заряду. Однак при русі через p-n-перехід неосновних носіїв (так званий дрейфовий струм Iін.) Відбувається зниження контактної різниці потенціалів , Що дозволяє деякої частини основних носіїв, що володіють достатньою енергією, долати потенційний бар'єр, обумовлений контактною різницею потенціалів . З'являється дифузний струм Iдиф., Який спрямований назустріч дрейфовому току Iін., т. е. виникає динамічна рівновага, за якого Iін.= Iдиф .

якщо до p-n-переходить прикласти зовнішнє напруга, яке створює в замикаючому шарі електричне поле, що збігається по напрямку з полем нерухомих іонів (рис. 1.1.2. а), то це призведе лише до розширення замикаючого шару, так як відведе від контактної зони і позитивні і негативні носії заряду. При цьому опір p-n-переходу велике, струм через нього малий - він обумовлений рухом неосновних носіїв заряду. У цьому випадку струм називається зворотним, а p-n-перехід - закритим.

При протилежної полярності джерела напруги електричне поле направлено назустріч полю подвійного електричного шару, товщина замикаючого шару зменшується, і при напрузі 0,3-0,5 В замикаючий шар зникає. опір p-n-переходу різко знижується, виникає порівняно великий струм. Струм при цьому називається прямим, А перехід - Відкритим. опір відкритого p-n-переходу визначається тільки опором напівпровідника.

На рис. 1.1.3. показана вольтамперная характеристика відкритого і закритого p-n-переходу. На ділянці 1 (Езовн.зап.) прямий струм малий. На ділянці 2 (Евн.> Езап.) замикаючий шар відсутній, ток визначається тільки опором напівпровідника. На ділянці 3 замикаючий шар перешкоджає руху основних носіїв, невеликий струм визначається рухом неосновних носіїв заряду. Злам вольтамперної характеристики на початку координат обумовлений різними масштабами струму і напруги при прямому і зворотному напрямках напруги, прикладеного до p-n-переходить. І, нарешті, на ділянці 4 відбувається пробій p-n-переходу і зворотний струм зростає. Це пов'язано з тим, що під час руху через p-n-перехід під дією електричного поля неосновні носії набувають енергію, до статочно для ударної іонізації атомів полупро-водника. У переході починається лавиноподібне розмноження носіїв заряду, що призводить до різкого збільшення обрат-ного струму через p-n-перехід при майже незмінному зворотній напрузі. Цей вид електричного пробою називають лавинним. Зазвичай він розвивається у відносно широких p-n-переходить, які утворюються в слаболегірованних напівпровідниках. У сильнолегованих напівпровідниках ширина замикаючого шару менше, що перешкоджає виникненню лавинного пробою, так як рухомі носії не набувають енергії, достатньої для ударної іонізації. У той же час може виникати електричний пробій p-n-переходу, коли при досягненні критичної напруженості електричного поля p-n-переході за рахунок енергії поля з'являються пари носіїв електрон-дірка (ефект Зенера), і істотно зростає зворотний струм переходу. Для електричного пробою характерна оборотність, яка полягає в тому, що початкові властивості p-n-переходу повністю відновлюються при зниженні на ньому напруги. Завдяки цьому електричний пробій використовують в якості робочого режиму в напівпровідникових діодах.

якщо температура p-n-переходу зростає в результаті його перегріву зворотним струмом, то посилюється процес генерації пар носіїв заряду. Це, в свою чергу, призводить до подальшого збільшення зворотного струму і нагрівання p-n-переходу, що може викликати руйнування переходу. Такий пробій називають тепловим пробоєм.

Кермової машинки автопілоті. «-- попередня | наступна --» напівпровідникових діодів
загрузка...
© om.net.ua